Die Bodenfauna ist in vielfaeltiger Weise an den bodenbiologischen Prozessen beteiligt, die letztlich in den Abbau der von den gruenen Pflanzen aufgebauten organischen Substanz muenden. Schematisch laesst sich die Rolle der Bodenfauna zwei Abbaustufen zuordnen, derjenigen der Saprophagen, deren Nahrungsnetz von Pilzen und primaerzersetzenden Tieren ausgeht und ueber Sekundaerzersetzer bis zu Aasfressern und Raeubern reicht, und der Stufe der Mineralisierung, die von Bakterien geleistet wird, die wiederum von Bodentieren, vor allem Protozoen und Nematoden kontrolliert werden, die ihrerseits in ein Nahrungsnetz von Tieren hoeherer Trophiestufen eingebunden sind. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, zur Aufklaerung der Rolle der einzelnen Gruppen und Arten der Bodenfauna und ihrer Beziehungen beizutragen.
Part 1: RootPatho-EM - Gene regulation and C and N fluxes during the endogenous rhythmic growth of oaks interacting with mycorrhizal as well as root pathogenic biotrophs. Trees produce photoassimilates and mobilize nutrients to support their own development but also associations with beneficial or detrimental biotrophic partners. Similar to major forest trees, oaks growth follows an endogenous rhythm with alternating flushes in root and shoot, which was shown to affect the formation of ectomycorrhizal symbioses between roots and fungi. The project part RootPatho-EM aims at enlightening the implication of this rhythm in interactions with the ectomycorrhizal fungus Piloderma croceum and the susceptibility against the root rot pathogen Phytophthora quercina. In controlled experiments with oak microcuttings inoculated with one or both microorganisms the plant resource allocation will be followed after labelling with 13C and 15N, while the plant gene regulation will be monitored with a broad range array. Additional experiments will investigate the impact of climatic fluctuations, tree neighbouring and interaction with actinobacteria. The project part RootPatho-EM also assumes the central function of producing the plant material and a mobile 13CO2/12CO2-labelling unit to analyse C allocation for the whole application, thus crucially contributs to its joined experimental platform (JEP) for rational cross comparison of gene regulation and resource allocation patterns in all considered biotrophic interactions. Part 2: RootCons- Effects of root and fungal feeding animal consumers on rhizosphere interactions and oak performance. The proposed project investigates the gene expression response of mycorrhizal and non-mycorrhizal oak microcuttings to major rhizosphere animals, root and fungal feeding invertebrates, represented by nematodes and Collembola, respectively. The gene expression response of the plants will be investigated using microarrays and qRT-PCR technology in parallel to carbon and nitrogen allocation patterns using 13CO2 and 15N pulse labelling. Two growth phases of oak microcuttings i.e., root and shoot flushes and their response to root and fungal feeders in the rhizosphere will be studied. In a further experiment the time dependent flux of carbon into rhizosphere compartments including roots, soil microorganisms and fungal feeders will be investigated using bulk 13C and compound specific 13C lipid analysis. Both separate and combined effects of nematodes and Collembola will be studied. In addition, interactions between root feeding nematodes and beneficial rhizosphere bacteria (actinomycetes) will be investigated to obtain a comprehensive picture on rhizosphere microbial communities. The project aims at getting detailed insight into the genetic and C allocation response of oak microcuttings to animal rhizosphere consumers, and the implications of these interactions for rhizosphere microorganisms.
Das Projekt untersucht den Einfluss alternativer Beute aus der Zersetzergemeinschaft auf die Funktion von Spinnen als Gegenspieler potenziell schädlicher Insekten in Agrarsystemen. Im Zentrum des Projekts steht die Prüfung der Hypothese, dass von der Förderung von Zersetzerorganismen, vor allem Collembolen und Dipteren, im organischen Landbau Spinnen als generalistische Prädatoren profitieren und hierdurch die Kontrolle von Schadinsekten verbessert wird. In Labor- und Freilandexperimenten werden drei Themenkomplexe untersucht: (1) Einfluss organischer Düngung auf die Zersetzergemeinschaft, (2) Bedeutung von Beute aus dem Zersetzer- und Phytophagensystem für Spinnen und (3) Kontrolle von Schadinsekten durch Spinnen über Förderung der Zersetzersystems. Als Basis des Projektes wird die Struktur und saisonale Dynamik der Arthropoden-Gemeinschaft organisch und konventionell gedüngter Kleegraswiesen und Weizenfeldern analysiert. Durch Untersuchung von 13C/12C- und 15N/14N-Verhältnissen in dominanten Spinnen-, Phytophagen- und ZersetzerArten auf ehemaligen Maisanbauflächen wird der Anteil der Beute von Spinnen aus dem Zersetzer- und dem Phytophagensystem bestimmt. Die Rückwirkung einer gesteigerten Siedlungsdichte von Spinnen auf Phytophage wird durch Ausbringen blattlausinfizierter organisch bewirtschafteten Feldern untersucht. Die geplanten Untersuchungen liefern wichtige Erkenntnisse über das Potenzial generalistischer Prädatoren zur Kontrolle von Schadinsekten in Agrarsystemen.
Bodenversauerung ist eine der Ursachen der Waldschaeden in der Bundesrepublik Deutschland. Um dieser Entwicklung entgegen zu wirken, werden seit einigen Jahren Waldflaechen anorganisch geduengt und gekalkt. In verschiedenen Untersuchungen zeigte die Duengung negative Auswirkungen auf die Bodenfauna. Im vorliegenden Projekt wird die Ausbringung verschiedener Komposte als alternative Bodenverbesserungsmassnahme getestet. In einem Fichtenforst wurden im Fruehjahr 1990 Hausmuellkompost (HK) und Baumhaeckselkompost (BK) in einer randomisierten Blockanlage ausgebracht. Gleichzeitig wurden Flaechen mit Dolomitkalk behandelt. Der pH des Bodens bewegt sich zwischen 2,93 und 3,42 (KCl), der HK hatte bei der Ausbringung einen pH von 7,52 und der BK von 6,28. Untersucht werden die Veraenderungen des Elementgehaltes der Kompostauflage des Bodens und verschiedener Bodentiere (Lumbricidae, Enchytraeidae, Collembola, Diptera Larven, Acari). So zeigte der HK bei der Ausbringung einen 3-fach hoeheren Gehalt an Ca, 6-fach hoeher an K und 10-fach hoeher an Mg. Deutlich hoeher waren aber auch die Gehalte an potentiell toxischen Elementen (Pb, Zn, Cr, Cu oder Cd). Ebenfalls untersucht werden der Acari, Lumbricidae und Enchytraeidae.
Das Projekt dient dazu, bisher fehlende Testverfahren zu entwickeln, die die Auswirkungen von Chemikalien auf bisher nicht beruecksichtigte indifferente Arten ueberpruefen. Es werden Testmethoden entwickelt, fuer die Auswirkungen subletaler Dosen auf die Zersetzungsleistungen von 1. Asseln 2. Collembolen. Die Testorganismen eignen sich fuer standardisierte Haltungs- und Zuchtmethoden, die Testparameter beziehen sich auf die Erfassung von Leistungsparametern.
Die Bodenfauna wird als Wirkelement und Indikator der Neubildung von Boeden auf Kippmaterial des Bergbaues untersucht. Das Vorhaben setzt seit 35 Jahren an der Forschungsstelle laufende Untersuchungen mit dem Ziel fort, bisher ungeloeste Fragen von praktischer, methodischer oder theoretischer Bedeutung aufzuklaeren. Folgende Fragestellungen werden bearbeitet: 1) Aufklaerung der Immigrationswege und -bedingungen, 2) Sukzession und Notwendigkeit einer genetischen Reanimation von Keimpopulationen, 3) Stadiale Ansiedlung und Entwicklung der Bodenmikrofauna (Beschalte Amoeben), 4) Standortskonkrete Langzeituntersuchung der Bodenbildung und der Bodenfauna auf seit 35 Jahren beobachteten Flaechen, 5) Anlage eines standardisierten Sukzessionstests. Ziel des Vorhabens sind verallgemeinerbare Schlussfolgerungen fuer den Einsatz bodenbiologischer Methoden bei Sanierung und Gestaltung der Bergbaufolgelandschaft.
Im Rahmen eines Verbundprojektes der EG erfolgt die biochemische Charakterisierung von Stressproteinen der Hsp+-Familien bei terrestrischen Lungenschnecken. Die Induzierbarkeit dieser Stressproteine durch Schwermetalle und Pestizide wird als Biomarker einen Intoxikation nicht nur bei diesen Tieren, sondern auch bei Asseln, Collembolen und Regenwuermern untersucht. Hierzu ist es notwendig Probenmaterial der Kooperationspartner zu erhalten. Die hierzu notwendigen Techniken sind biochemischer und molekularbiologischer Natur (Western-Blot, Dot-Blot, PCR). Darueberhinaus sind Life-cycle Experimente fuer Landschnecken noetig, um den Einfluss der Umweltchemikalien auf Individualebene abzugleichen und die oekotoxikologische Relevanz molekularer Biomarker aufzuzeigen.
Auswirkungen von Klaerschlaemmen und Schwermetallen auf die Bodentiere unter besonderer Beruecksichtigung der Collembolen. In der Bodenfauna sind die Springschwaenze (Collembola) und Milben (Acari) arten- und individuenreich vertreten. Sie sind im Stoffkreislauf als Primaerzersetzer von grosser Bedeutung. Das Ausbringen von Klaerschlaemmen kann eine Anreicherung von organischer Substanz im Boden bewirken, die uU eine Verbesserung der Lebensbedingungen fuer die Mesofauna mit sich bringt. Dem steht jedoch moeglicherweise eine toxische Wirkung von Schwermetallen bei entsprechender Belastung gegenueber. Auf den mit unterschiedlichen Mengen verschiedener Schlaemme und Schwermetalle kontaminierten Versuchsflachen der FAL soll die Populationsdynamik der Collembolen durch monatliche Probennahme verfolgt werden. Hierfuer ist eine individuelle Bestimmung und Zaehlung bis zur Art vorgesehen. Die Milben werden dagegen nur als Gruppe erfassbar sein.
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